1、中北大學信息商務學院課程設計任務書 20152016 學年第 二 學期 學 院： 化工與環(huán)境學院 專 業(yè)： 環(huán)境工程 學 生 姓 名： 張紅 學 號： 1304014104 課程設計題目： DZL2-13型鍋爐中硫煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)設計起 迄 日 期： 16.5.1516.6.24 課程設計地點： 中北信商 指 導 教 師： 劉侃侃 系 主 任： 張建忠 下達任務日期: 2016 年 4 月 29 日課 程 設 計 任 務 書設計目的：DZL2-13型鍋爐中硫煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)設計設計原始資料：鍋爐型號：DZL2-13 即，單鍋筒縱置式鏈條爐，蒸發(fā)量2t/h,出口蒸汽壓力1

2、3MPa設計耗煤量：390kg/h設計煤成分：C=64.5% H=4% O=3% N=1% S=1.5% A=18% W=8% V=15%；屬于中硫煤。排煙溫度：160空氣過剩系數(shù) =1.3飛灰率 = 16% 煙氣在鍋爐出口前阻力500Pa污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標準中二類區(qū)新建排污項目執(zhí)行。連接鍋爐、凈化設備及煙囪等凈化系統(tǒng)的管道假設長度50m,90°彎頭10個。設計內容：（1） 根據(jù)燃煤的原始數(shù)據(jù)計算鍋爐燃燒產生煙氣量，煙塵和二氧化硫濃度。（2） 凈化系統(tǒng)設計方案的分析，包括凈化設備的工作原理及特點；運行參數(shù)的選擇與設計；凈化效率的影響因素。（3） 除塵設備結構設計計算（

3、4） 脫硫設備結構設計計算（5） 煙囪設計計算（6） 管道系統(tǒng)設計，阻力計算，風機電機的選擇。（7） 根據(jù)計算結果繪制設計圖，系統(tǒng)圖要標出設備、管件標號、并附明細表；除塵系統(tǒng)、脫硫設備平面圖、剖面布置圖若干張，已解釋清楚為宜，最少4張A4圖，并包括系統(tǒng)流程圖一張。前言在目前，大氣污染已經變成了一個全球性的問題，主要有溫室效應、臭氧層破壞和酸雨。隨著國民經濟的發(fā)展，能源的消耗量逐步上升，大氣污染物的排放量相應增加。而就我國的經濟和技術發(fā)展就我國的經濟和技術發(fā)展水平及能源的結構來看，以煤炭為主要能源的狀況在今后相當長時間內不會有根本性的改變。我國的大氣污染仍將以煤煙型污染為主。因此，控制燃煤煙氣污

4、染是我國改善大氣質量、減少酸雨和SO2害。人類不僅能適應自然環(huán)境，而且還能開發(fā)利用自然資源，改造自然環(huán)境，使環(huán)境更加適合于人類生存。在人為活動影響下形成的環(huán)境，稱為次生環(huán)境。工農業(yè)生產排放大量有毒有害污染物，嚴重污染大氣、水、土壤等自然環(huán)境，破壞生態(tài)平衡，使人類生活環(huán)境的質量急劇惡化，人類生產和生活活動排入環(huán)境各種污染物，特別是生產過程排放的污染物種類極多，而且隨著科學技術和工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境中污染物的種類和數(shù)量還在與日俱增。這些污染物隨同空氣、飲水和食物進入人體后，對人體健康產生各種有害影響 。大氣污染是隨著產業(yè)革命的興起，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，城市人口的密集，煤炭和石油燃料的迅猛增長而產生的。近百

5、年來，西歐，美國，日本等工業(yè)發(fā)達國家大氣污染事件日趨增多，本世紀50-60年代成為公害的泛濫時期，世界上由大氣污染引起的公害事件接連發(fā)生，例如：英國倫敦煙霧事件，日本四日市哮喘事件，美國洛杉磯煙霧事件，印度博帕爾毒氣泄漏事件等等，不僅嚴重地危害居民健康，甚至造成數(shù)百人，數(shù)千人的死亡。我國隨著經濟的快速發(fā)展，因燃煤排放的二氧化硫、顆粒物等有毒有害的污染物質急劇增多。空氣污染以煤煙型為主，主要污染物是二氧化硫和煙塵。據(jù)統(tǒng)計，1990年全國煤炭消耗量10.52億噸，到1995年煤炭消耗量增至12.8億噸，二氧化硫排放量達2232萬噸。超過歐洲和美國，居世界首位。 - 10 -目錄前言1.工藝流程及選

6、擇2.除塵器的設計及計算 2.1燃煤鍋爐煙氣量，煙塵和二氧化硫濃度計算.12.1.1標準狀態(tài)下理論空氣量.12.1.2標準狀態(tài)下理論煙氣量.12.1.3標準狀態(tài)下實際煙氣量.12.1.4煙氣含塵濃度.1.2.1.5標準狀態(tài)下煙氣二氧化硫濃度計算1. 2.2除塵器選擇2.2.1除塵效率22.2.2工況下煙氣流量22.2.3除塵器的選擇.22.2.4管道布置及各管道管徑32.2.5煙囪的設計.42.2.6系統(tǒng)阻力計算.62.2.7風機和電機的選擇和計算.8附圖參考文獻2.除塵器的設計及計算2.1燃煤鍋爐煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算2.1.1標準狀況下理論空氣量Qa=4.76*(1.867C+5

7、.56H+0.7S-0.7O)式中：C H S O分別為煤中各元素的質量分數(shù)Qa=4.67*(1.867*0.645+5.56*0.04+0.7*0.015-0.7*0.03) =6.613(/kg)2.1.2標準狀況下理論煙氣量Qs=1.867*（C+0.375S）+11.2H+1.24W+0.016Qa+0.79Qa+0.8N式中：W煤中水分的質量分數(shù)； NN元素在煤中的質量分數(shù)。Qs=1.867*(0.645+0.375*0.015)+11.2*0.04+1.24*0.08+0.016*6.613+0.79*6.613+0.8*0.01 =7.10(/kg)2.1.3標準狀況下實際煙氣量

8、Qs=Qs+1.016*(a-1)*Qa式中：a空氣過剩系數(shù) Qs=7.10+1.016*(1.3-1)*6.613 =9.116(/kg)注意：標準狀態(tài)下煙氣流量應以/h計，因此，Q=Qs*設計耗煤量 Q=Qs*設計耗煤量=9.116*380=3464.08/h2.1.4煙氣含塵濃度C=dsh/Qs*AA 煤中不可燃組分含量Dsh飛灰占煤中不可燃質量分數(shù)C=2.62（g/m3）2.1.5標準狀況下煙氣中二氧化碳的濃度計算Cso2=2S/Qs*108CS02=2*0.015/9.116*108=3.29*103(mg/m3)2.2除塵器選擇2.2.1除塵效率=1-CS/C=1-100/2620

9、 =96.18%2.2.2工況下煙氣流量Q1=QPT/TP(m3/h) =3464*101.325*(273+160)/273*98 =5680.60(m3/h)2.23煙氣除塵器選擇根據(jù)工況下煙氣量、煙氣溫度及要求達到的除塵效率來確定除塵器（袋式除塵器） 袋式除塵器是使含塵氣體通過濾袋濾去其中離子的分離捕集裝置，是過濾式袋式除塵器中一種，其結構形式多種多樣，按不同特點可分為圓筒形和扁形上進氣和下進氣，內濾式和外濾式，密閉式和敞開式；簡易，機械振動，逆氣流反吹，氣環(huán)反吹，脈沖噴吹與聯(lián)合清灰等不同種類,其性能比較如下表：除塵種類除塵效率凈化程度特點簡易袋式30中脈沖噴吹袋式90細清灰方式作用強度

10、很大，而且其強度和頻率都可以調節(jié)，清灰效果好機械振動袋式90中要求濾料薄而光滑，質地柔軟，再過濾面上生成足夠的振動力。氣環(huán)式袋式99細適用高濕度、高濃度的含塵氣體，造價較低，氣環(huán)箱上下移動時緊貼濾袋，使濾袋磨損加快，故障率較高通過我組比較最終決定選用袋式除塵器，根據(jù)處理煙氣性質及不同型式的袋式除塵器的優(yōu)缺點，最終決定選用MC6I型系列逆噴脈沖袋式除塵器。 脈沖袋式除塵器是一種周期性的向濾袋內或濾袋外噴吹壓縮空氣來達到清除濾袋上積塵的袋式除塵器，它具有處理風量大，除塵效率高的優(yōu)點，而且清灰機構設有運動部件，濾袋不受機械力作用，損傷較小，濾袋使用周期長的特點。 用除塵器手冊中選取MC系列逆噴脈沖袋

11、式除塵 結構特點:主要由上箱體，中箱體，下箱體，排灰系統(tǒng)與噴嘴系統(tǒng)等幾個主要部分組成。上箱體內設有多孔板，濾袋，濾袋框架下箱體包括進氣口、灰斗、檢查門排灰系統(tǒng)由減速裝置和排灰裝置組成控制儀、控制閥、脈沖閥、噴管與氣包等組成噴吹系統(tǒng)。工作原理含塵氣體由下箱體的進風口進入除塵器內經過濾袋過濾。粉塵被阻留在袋外，凈化氣體進入袋內經過文氏管，由排風口排出機外，阻留在濾袋上的粉塵通過用電控；D、機控；J、或氣控；Q、中的一種方式，控制開啟脈沖閥定時分排，對濾袋進行清灰，其主要性能與主要結構尺寸見下表。型號過濾面積m2濾袋數(shù)量/條處理風量m3/h脈沖閥個數(shù)/個外形尺寸/長、寬、高MC36-I2736325

12、0648061425*1678*3600設備質量/kg濾袋尺寸/mm設備阻力/Pa除塵效率入口含塵濃度g/m3過濾風速m/min1116.80120*20001200150099%21424主要結構尺寸：型號AA1BB1HMC36-I16781150134011003660影響因素:過濾風速、濾料風速、濾料種類、清灰方式、入口含塵濃度、處理氣體性質、凈化物料種類等。 2.2.5管道布設及各管段管徑 1.各裝置及管道布置原則 根據(jù)鍋爐運行情況和鍋爐房現(xiàn)場的實際情況確定各裝置的位置，一旦確定了各裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了，對各裝置及管道的布置應力求簡單，緊湊 ，管路短，占地面積小，并

13、使安裝，操作和檢修方便。2.管徑的確定d=(m)式中：v為煙氣流速m/s(對于鍋爐煙塵v=1015m/s)取v=13m/s則d= =0.393m圓整并取風速外徑外徑允許偏差壁厚400±10.06內徑d1=400-2*0.6=398.8m由公式d=(m)得 煙氣流速V=4Q/d2=12.05m/s由此可見，除塵器管徑計算合理2.2.6煙囪設計1煙囪高度計算根據(jù)鍋爐的蒸發(fā)量（t/h），然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標準中的規(guī)定表確定煙囪高度。鍋爐煙囪高度鍋爐總額蒸發(fā)量（t/h）1122661010202035煙囪最低高度（m）202530354045 由于給定鍋爐型號DZL2-13蒸發(fā)量為2

14、t/h，所以選定煙囪高度為30m. 煙囪抬升高度 Qh=CPVa(Ta-T) =1.38*0.918*(160-20) Qh-煙囪的熱排放率 Cp標準狀況下煙氣平均比定壓熱容，取CP=1.38kg/m3 Va標準狀態(tài)下的煙氣排放量m3/s Ta-煙氣出口溫度 T0當?shù)仄骄鶜鉁厝?20由于177.36KW2100KW h=2*(15VSD+0.01Qh)/uVS煙出口速度D煙囪出口溫度Qh煙囪熱排放率u煙囪出口環(huán)境平均風速m/s,取2.5m/sVS=Q/A=(0.918*4)/(3.14*0.62) h=2*=3.76煙囪總高度H為：H=Ha+h=33.76m2.煙囪直徑的計算 煙囪出口直徑計算

15、公式如下 d=0.695 圓整取d=0.7 煙囪出口煙氣流速通風方式全負荷最小負荷機械通風102045自然通風682.53根據(jù)表格選煙氣出口流速w=4m/s煙從底部直徑：D1=d+2ih=0.70+2*0.02*33.76=2.05m d煙囪出口直徑h煙囪高度i煙囪錐度，取0.02煙囪的抽力Sy=0.0342*h*b() b當?shù)卮髿鈮簆asy=0.0342*34*98*103(=125.7pa煙囪阻力計算采用磚砌煙囪，阻力可按下式計算 Pm=ll-摩擦阻力系數(shù)，0.04t管道長度，md管道直徑，p煙氣密度v管內煙氣平均流速pm=0.04*(30*0.83*122)/2=91.91pa則最大地面

16、濃度pmax=2*0.6*2541)/3.14*2.5*2.72*36.472=0.11mg/m3可見地面最大濃度小于國家規(guī)定，煙囪高度設計合理 2.2.7系統(tǒng)阻力計算1.摩擦阻力損失PL=*V L管道長度 p煙氣密度 d管道直徑 v管道煙氣流速摩擦阻力系數(shù)，查表得混凝土管道取0.04對于400圓，L=50P=(1.36*273*98)/(433*101.325)=0.83 PL=(0.02*50*0.83*12.052)/0.4*2=150.65Pa2.局部壓力損失P=*v=6.026a.除塵器進氣管的阻力損失漸縮管的計算45°時=0.1取=45°，v=12.05m/s

17、P=0.1*0.83*12.05/2=6.026設兩個均為90°彎頭D=400mm 取R=1.5D 則=0.175 P=0.175*0.83*12.052/2=21.09漸擴管計算 查化工附表 則=0.25 PL=0.25*0.87*12.052/2=15.06L2=(0.5-0.4)tan67.5/2=0.12b除塵器出氣管的阻力損失計算漸擴管計算 45° 時=0.1取=30 v=12.05 p=0.1*0.83*12.052/2=6.026LA=(0.5-0.4)*tan67.5°/2=0.12兩個90°彎頭 D=400mm 取R=1.5D 則=0.

18、175 P=0.175*0.83*12.052*2/2=21.09PaC對于T型三通 =0.55 P=0.55*0.83*12.052/2=33.14則系統(tǒng)總阻力其中鍋爐出口前阻力550pa,除塵器阻力1400pah=150.65+6.025+6.026+21.09+15.06+6.026+21.09+33.14+550+1300=2106.70pa2.2.8風機和電機選擇1.標準狀態(tài)下風機風量計算1.1風量備用系數(shù) B當?shù)卮髿鈮篞標準狀態(tài)下風機前風量，m/ht風機前煙氣溫度，若管道不長，可以近似取鍋爐排煙溫度2.風機風壓計算Hy= =2154.79pa1.2風壓備用系數(shù) h系統(tǒng)總阻力，pat風機前溫度， PY標準狀態(tài)下煙氣密度1.36kg/m3 sy煙囪產生的抽力，Pa根據(jù)計算選擇風機型號全壓風量功率轉速Y8-392136-57262500-260003-3728503.電動機功率計算 =8.14kwQY風機風量 HY風機分壓Y1風機在全頭時的效率，一般為0.6Y2機械轉動功率，用v行帶動傳動時=0.95電動機備用系數(shù)，對引風機=1.3根據(jù)電動機功率，風機轉速，傳動方式，選定Y160L-6型電動機（功率是11kw）參考文獻1